Регистрация / Вход
мобильная версия
ВОЙНА и МИР

 Сюжет дня

"Ультиматумы не пройдут". О чем рассказал Путин во время визита в Китай
Путин прибыл в Пекин
СМИ сообщили о нормализации состояния Фицо
Премьера Словакии Фицо ранили при стрельбе после заседания правительства
Главная страница » Репортажи » Просмотр
Версия для печати
К Луне на одном стакане
04.04.12 13:40 Наука, техника, образование
Для полета к Луне спутнику весом в 1 кг понадобится всего 200 мл топлива и полгода времени
Для полета к Луне спутнику весом в 1 кг понадобится всего 200 мл топлива и полгода времени
 ТЕКСТ: Иван Куликов
ФОТО: microthrust.live.valentnet.nl

Двигатель весом 200 грамм, созданный европейскими инженерами, способен за шесть месяцев доставить на орбиту Луны спутник весом 1 кг. Маленькие ионные двигатели нового поколения, собираемые по технологии интегральных схем, сулят настоящую революцию в космических грузоперевозках.

Группа разработчиков, возглавляемая Государственной политехнической школой в Лозанне и входящая в европейский консорциум по созданию электрических ракетных микродвигателей MicroThrust, заявила о создании первого рабочего прототипа ультракомпактного космического двигателя нового поколения, использующего технологию матричных микросопел.

По аналогии с интегральными микросхемами ключевые узлы таких движков будут собираться без использования ручного труда – методом фотолитографии, что ускоряет и упрощает процесс изготовления ионных двигателей, существенно снижая в конечном итоге стоимость космического транспорта.

Такие двигатели позволят быстро и относительно дешево выводить небольшие спутники с низких на более высокие земные орбиты и за их пределы, доставляя оборудование и грузы к Луне, а также, возможно, к Марсу.

 


Схема электростатического ионного двигателя нового поколения, использующего технологию матричных микросопел. // MicroThrust

Созданный европейцами рабочий прототип предназначен для транспортировки микроспутников размером 10х10х10 см3, и, несмотря на свой крошечный размер и вес (примерно 200 грамм, включая топливо и схемы управления), отличается высокой экономичностью и тяговой эффективностью. Такой двигатель уже планируют установить на сборщик космического мусора, создаваемый по программе CleanSpace One, а также на десятки микроспутников, предназначенных для мониторинга радиоизлучения ультрадлинного диапазона с обратной стороны Луны (программа OLFAR).

"В настоящий момент наноспутники жестко привязаны к своей орбите. Наша цель – их освободить",

– объясняет смысл разработки Херберт Ши, координатор консорциума MicroThrust и директор подразделения микросистем для космической отрасли при Политехнической школе в Лозанне.

Научный и коммерческий интерес к наноспутникам сейчас огромный, так как стоимость их производства исчисляется всего десятками или сотнями тысяч долларов, в то время как стоимость обычных спутниковых платформ может доходить до нескольких сотен миллионов. Между тем развитие этой перспективной отрасли сильно сдерживается из-за отсутствия дешевой и эффективной двигательной установки, расширяющей функциональность наноспутников и делающей их по-настоящему автономными устройствами.

 


Интегральная компоновка двигателя: 1 - ускорящий электрод, 2 - кремниевые пластины электродов, 3 - экстрагирующий электрод, 4 - изолятор, 5 - капиллярное микросопло, 6 - резервуар с топливом. // MicroThrust

Разработанный европейцами ультракомпактный космический движок представляет собой разновидность ионного двигателя – технологии, давно и успешно используемой в маневровых двигателях спутников, а с недавнего времени и в маршевых установках межпланетных автоматических станций. В качестве рабочего тела в таком двигателе используются ионы газов (ксенона, аргона, аммиака и др.), разогнанные электростатическим полем.

Ионные электростатические двигатели характеризуются очень маленьким расходом рабочего тела (топлива) и очень высокой скоростью истечения ионов, создающих тягу.

Однако, несмотря на огромную скорость истечения вещества (до 200 км/c по сравнению с 3 км/c в химических реактивных двигателях), из-за его низкой плотности тяга и итоговое ускорение аппаратов, снабженных слаботочными ионными моторами, очень маленькие. С помощью такого двигателя не получится взлететь с поверхности планеты или даже крупного астероида. Но вот для медленного, но экономичного разгона находящихся в невесомости космических аппаратов и тем более крошечных спутников их использовать удобно: они компактны, почти безотказны и очень экономичны.

Теперь инженеры из MicroThrust предлагают космическим агентствам принципиально новую технологию, благодаря которой ионные электрические двигатели станут совсем миниатюрными, еще более надежными и еще более дешевыми.

 

Достигнуть этого удалось двумя путями.

 


Капиллярные сопла под электронным микроскопом. // MicroThrust

Во-первых, используя в качестве источника ионов не дорогостоящие и дефицитные инертные газы, а ионную жидкость EMI-BF4 (ионная жидкость – вещество, состоящее только из электрически заряженных молекул и жидкое при низких температурах). По сравнению со сжиженными ксеноном и аргоном, число ионов, получаемых с единицы объема топлива, у ионной жидкости больше.

Во-вторых,

используя для выброса тяговых ионов кремниевые микросопла, которые сгруппированы в компактную тяговую матрицу из 1000 сопел площадью всего один квадратный сантиметр.

Сначала ионная жидкость под действием капиллярной силы попадает из топливного резервуара в капиллярные трубопроводы и далее устремляется к соплам, к которым приложен электрический потенциал 1000 В. Здесь ионы разгоняются дополнительным электродом, формируя реактивную струю. Каждую секунду полярность электрического поля меняется на противоположную, что позволяет использовать для разгона все ионы – как положительные, так и отрицательные.

В сборе капиллярные трубопроводы, кремниевые микросопла и разгонные электроды представляют собой миниатюрное устройство, на манер интегральной микросхемы собираемое из пластин электроизолятора и кремния, на которых фотолитографическим способом формируются капилляры, сопла и электроды. Это позволяет автоматизировать процесс, соединяя детали с ювелирной точностью.

Используя интегральную технологию, производство ионных двигателей можно будет поставить буквально на поток.

 


Интегральная тяговая матрица с микросоплами в сборе. Число сопел может варьироваться. // MicroThrust

Серьезной проблемой, по признанию инженеров, стало электрическое обеспечение двигательной установки, объем которой составляет примерно 1 литр, что сильно ограничивает площадь солнечных батарей, питающих ионный ускоритель. Однако и ее удалось решить: один двигательный модуль с тысячевольтным инжектором и сантиметровой матрицей в 1000 микросопел потребляет в общей сложности 4 Ватта.

За шесть месяцев микроспутник, снабженный таким движком, может разогнаться со стартовых 24 тысяч км/ч (6,67 км/с) до 42 тысяч км/ч (11,67 км/с). Его ускорение будет мизерным – около десятой доли миллиметра на секунду в квадрате, но в условиях невесомости и отсутствия трения этого вполне достаточно, чтобы управлять небольшими спутниками на земной орбите и даже отправлять их в весьма далекие путешествия.

"Для того чтобы достичь лунной орбиты, спутнику весом 1 кг, снабженному нашим двигателем, потребуется 6 месяцев и всего 100 мл топлива",

– резюмирует один из конструкторов микродвижка Мюриэль Ришар.


Модель рабочего прототипа двигателя с блоком управления (прозрачный бокс). // MicroThrust

Добавим, что, благодаря несложной масштабируемости, количество матриц можно увеличивать в соответствии с массой и размером спутника, доводя полезную нагрузку до 100 кг.

Рабочий прототип ультракомпактного ионного двигателя нового поколения, открывающего новую страницу в истории космоплавания, будет официально представлен на международной конференции Space Propulsion 2012, которая откроется в Бордо

(Франция) 7 мая.

 

rollm04.04.12 14:02
Если нано т микроспутники особенно с технологией стелс начнут менять орбиты ,насколько вырастет аварийность обычных спутников, действительно палка о двух концах
Главный Злодей04.04.12 14:51

на одном стакане

Напрашивается замена названия на "на одном косяке". Это и современнее, и менее двусмысленно передаёт дух прожекта.

6 месяцев, блин. Это по какой же траектории они туда собрались лететь?

air-dron04.04.12 15:35
российские рлс на орбите видят теннисный мяч. в теннисный мяч надо впихнуть запас топлива, аккумуляторы ( солнечные батареи не позволят иметь маленький размервсего спутника ) для двигателя и передатчика или приемника + антенна - итого маленькие спутники уничтожители на сегодняшний день и на 20-30 лет в перспективе - вещь невозможная. необходимо решать фундаментальные вопросы науки а сейчас как бы не до этого даже в ливермосркой лаборатории.
Karabass04.04.12 15:39
Как надоели уже публикации об этих *прорывных технологиях*, которым сто лет в обед. ссылка
Xaoc04.04.12 15:48

Похвально что ВИМ все чаще склоняется к тематике мембраны. Ненавижу Стерлигова. Он сейчас брызгает слюной по ТВ "ОТкрытая студия" троля серьезную передачу Ники криками "ненавижу ученых! Их надо всех убить!". Надеюсь Ника больше не будет его таскать к себе в експерты. Пусть овец разводит и жрет свой хлеб зараженый спорыньей, откуда подозреваю развилась его паранойя - натурпродукт это страшная сила! А я люблю всякую науку! И города люблю! И космос люблю! А бородатых дегенератов-натурофилов поубивал бы!

На обсуждении на мембране звучала здравая мысль, что данный проект это утка. Поживем - увидим. Развитие науки причудливо, и вполне возможно что вместо полетов к Луне этот двигатель задействуют для обжаривания курочек гриль.

Xaoc04.04.12 15:55
> Karabass
Как надоели уже публикации об этих *прорывных технологиях*, которым сто лет в обед. ссылка
И как же надоело? Всего вторая публикация на чисто научную тему за последние годы. Это нужно поощрять а не делать сразу "фэ". Мне больше надоело пережевывание политической тематики. Сегодня даже сон идиотский приснился на политизированную тему - едем в атаку на танке, а в нем как в анекдоте интернациональный экипаж. И этот экипаж пересорился на национальной почве, хотя враг все ближе. Нужно стрелять - а у нас мат-перемат в башне! Так и проснулся от страха. :(
12Х18Н10Т04.04.12 15:59
> Главный Злодей

на одном стакане

Напрашивается замена названия на "на одном косяке". Это и современнее, и менее двусмысленно передаёт дух прожекта.

6 месяцев, блин. Это по какой же траектории они туда собрались лететь?

Скорее всего вытянутая спираль с работой двигателя на пологой части траетории. И 6 месяцев - это ещё оптимистичный вариант. Ну или спутник совсем лёгкий.

> rollm
Беспокоиться за аварийность не стоит - это не для экстренной смены орбиты, а для переползания с одной на другую.

> Karabass
Факеловские движки (СПД) это не совсем то, о чём написано в статье. Коллоидниками у нас толком и не занимались (подозреваю, что правильно делали) - поэтому ине статья показалась интересной и достойной внимания. Идея, действительно, не новая - как и термояд или реакторы на быстрых нейтронах, например :) - но оттого не менее интересно посмотреть на попытку её воплощения.
Karabass04.04.12 16:13
Всего вторая публикация на чисто научную тему за последние годы.
А это что? ссылка
12Х18Н10Т, да я несколько поторопился откомментировать. Действительно, не вполне плагиат, в отличие от предыдущей публикации. Французам, конечно, успехов, но на Луну и Марс полетим, скорее всего, на этом ссылка (кластер из 30 шт.) в спарке с этим ссылка
pkm76204.04.12 16:29
> Главный Злодей

6 месяцев, блин. Это по какой же траектории они туда собрались лететь?

В видео, завершающем статью об этом двигателе на Мембране всё подробно показано:
ссылка
Mad Alex04.04.12 16:36

Ну Вы как дети))))) Кто же говорит Всю Правду?

К Луне? За 6 месяцев? Наверное, нормально, но как то несерьезно-нечего там килограмму делать) Чего никто не вспомнил про низкоорбитальные разведывательные спутники на границе с атмосферой - которые надо постоянно разгонять, а то время жизни будет не больше нескольких недель. А так при оптимально выбранной орбите (с точки зрения применения оптики) можно провисеть около года. интересна и цена. Допустим, одна Р-7 выводит на орбиту 2000 таких спутников))) ну или 500 шт с системой разведения)))...

12Х18Н10Т05.04.12 01:04
> Karabass

12Х18Н10Т, да я несколько поторопился откомментировать. Действительно, не вполне плагиат, в отличие от предыдущей публикации. Французам, конечно, успехов, но на Луну и Марс полетим, скорее всего, на этом ссылка (кластер из 30 шт.) в спарке с этим ссылка
Так они и пишут, что этот коллоидник для лёгких спутников.
На кластере СПД-шек никто к марсу не полетит. Скорее уж это будут ДАС или ИД.
Karabass05.04.12 20:33
Ну, если будут ДАС, то творческих успехов ЦНИИМАШу. По теме нашёл вот что ссылка и ссылка ... Ну, и Центру Келдыша, конечно, тоже ссылка
svt907.04.12 11:32
Проблема миниатюризации и облегчения космических систем в том, что при достижении некоторых пороговых значений, система теряет устойчивость движения, становится стохастической. Околоземное космическое пространство не вакуум, а гелиосфера, и очень далек от того, чтобы называть его пустым. Здесь и магнитные поля Земли и Солнца, и потоки солнечной плазмы (электроны, протоны, ионы и ядра атомов), радиационные пояса и, наконец, "космический орбитальный мусор". Спутники накапливают огромные статические заряды в потоках солнечного ветра. Поэтому, очень сомнительно, что подобная "фитюлька" будет в состоянии, при облегченном аппаратном сопровождении, преодолеть все указанные факторы, особенно, радиационные пояса. При том ускорении, если выводить спутники на низкие орбиты (опять, из экономии), и спиральной траектории, спутник будет слишком долго находиться под воздействием потоков заряженных частиц в поясах. Электрический двигатель спутника просто "закоротнет" и останется он там уже как мусор. Думаю, авторы этого проекта все это понимают, но делают пиар, для поиска доп. финансов а, скорее всего, как правильно отметил Mad Alex, это Не Вся Правда.
English
Архив
Форум

 Наши публикациивсе статьи rss

» Памяти Фывы
» С Днём Победы!
» Квантовые вычисления - красная ртуть XXI века
» Судьба марксизма и капитализма в обозримом будущем
» Восьмое Марта!!!
» Почему "Вызываю Волгу" не работает?
» С днем защитника отечества!
» Идеология местного разлива
» С Новым Годом!

 Новостивсе статьи rss

» В Тунисе проходит митинг против вмешательства Запада в дела страны
» Алиев рассказал о согласовании армяно-азербайджанской границы
» Крупнейший металлургический комбинат Украины встал из-за мобилизации
» Нигер и США договорились о сроках полного вывода американских войск
» Азербайджан и Армения предложили Ирану помощь в связи с жесткой посадкой вертолета
» Армия Конго предотвратила госпереворот «в зародыше»
» Обозреватель The Guardian: неспособность НАТО помочь Украине заставляет сомневаться в необходимости существования альянса
» Мишустин рассказал о ситуации в фармацевтической отрасли

 Репортаживсе статьи rss

» Борис Шустов: «Если вас спросят, есть ли жизнь на Марсе, можно уверенно говорить, что уже есть: мы ее туда занесли»
» Дмитрий Баранов: "Прогресс" готов продолжить создание сверхтяжелой ракеты
» Интервью информационному агентству Синьхуа
» Один в поле воин, стратег, дипломат
» Краснов: призываем зарубежных коллег к неполитизированному сотрудничеству
» СМИ республиканцев «сливают» подоплёку потуг демократической администрации
» Как водолазы МЧС очищают Севастополь от снарядов Великой Отечественной войны
» Рейтинг десяти лучших основных боевых танков мира

 Комментариивсе статьи rss

» «Сунь Ян, Симона и Камила»: сказ про то, как американцы с китайцами WADA наклоняют
» Россия ждет неурожая — мир встревожен
» Африка делает выбор
» Олигархи возвращают капиталы в Россию
» Под мировую экономику заложили бомбу на 315 триллионов долларов
» ЕАЭС – Африка: в поисках оптимальных балансов
» Как кризисы изменили мировую финансовую систему
» Правительство США помогает проукраинским СМИ распространять пропаганду и затыкает рот критикам

 Аналитикавсе статьи rss

» «Правила контролируемой эскалации»: RAND презентовала «стратегии победы США над Китаем»
» Да будет шторм: в США обсуждают планы Трампа по «национализации» ФРС
» Защита обернулась поражением
» Тупики безумия
» США хотят контролировать логистику в Центральной Азии
» Игра в правду
» Гудбай, Америка!
» Василий Кашин: «На Украине война не кончится. Дальше – долгое вооруженное противостояние в Европе»
 
мобильная версия Сайт основан Натальей Лаваль в 2006 году © 2006-2024 Inca Group "War and Peace"